Question de la semaine : Pourquoi le linge sèche à l’air libre alors que l’eau bout à 100°C ?

« Pourquoi le linge sèche-t-il à l’air libre, alors l’eau ne se met à bouillir qu’à 100°C ? », nous a demandé Karim Cherkaoui sur la page Facebook de Sciences et Avenir. Chaque semaine, nous sélectionnons une question de lecteur et y répondons. Merci pour vos questions, vos commentaires et votre curiosité insatiable !

Ne pas confondre ébullition et évaporation

En fait, l’ébullition de l’eau dans une casserole ou son évaporation progressive sont deux phénomènes distincts, même s’il s’agit dans les deux cas d’une transition de phase d’un état liquide à l’état gazeux. L’évaporation est progressive, tandis que l’ébullition est soudaine. Décrivons l’évaporation : une fraction d’eau liquide à la surface peut se vaporiser puis se mêler à l’air sec, qui voit son taux d’humidité augmenter. Il se forme alors de l’air humide. Mais la capacité de l’air à accueillir de la vapeur d’eau n’est pas illimitée : celle-ci dépend de la pression atmosphérique ainsi que de la température. Au-delà d’un certain point, l’air a atteint un seuil, le trop plein d’humidité se condense. 

ÉBULLITION. L’ébullition est le phénomène physique qui se produit lorsque la transition est brutale, par exemple lorsqu’on chauffe rapidement de l’eau de 20 à 100°C : 100°C étant le point d’ébullition de l’eau à pression atmosphérique. Une fois cette température dépassée, le phénomène n’est plus seulement superficiel. Des bulles de vapeur se forment au fond de la casserole, grossissent puis viennent crever la surface en agitant violemment le liquide.

Plus l’air est chaud, plus il peut absorber d’humidité

Les ingénieurs qui travaillent sur le confort climatique (chauffage, climatisation, ventilation…) doivent contrôler la température ou le taux d’humidité de l’air intérieur. Pour y voir plus clair, ces derniers transposent sous forme visuelle les lois thermodynamiques (moyennant quelques approximations, par exemple en considérant que la vapeur et l’air sont des gaz parfaits). Il en ressort des diagrammes permettant de déterminer les caractéristiques thermophysiques d’un mélange d’air humide. On y trouve par exemple le diagramme de Carrier, qui représente l’humidité absolue (poids en eau par kilogramme d’air sec) en fonction de la température.

Cliquez pour afficher le diagramme en grand dans une nouvelle fenêtre

Les transitions de phase évoquées plus haut peuvent être lues sur le diagramme de Carrier. Prenons un air humide à  20°C et 70% d’humidité relative (point 0 sur le graphe). On peut déterminer par construction (voir image) que ce mélange d’air humide va commencer à se condenser si la température tombe en dessous de 14°C. Il se formera alors de la rosée matinale ou du brouillard si l’on est en extérieur.

VITESSE D’ÉVAPORATION. Pour faire sécher son linge, mieux vaut donc privilégier les journées ensoleillées : l’air absorbe d’autant plus d’eau qu’il est chaud, comme le montre clairement le diagramme. À l’inverse, faire sécher du linge par 15°C dans un local mal ventilé dont le taux d’humidité relative est déjà élevé est une mauvaise idée, l’eau s’évaporant beaucoup plus lentement. La vitesse d’évaporation est en effet proportionnelle (selon la loi de Dalton, découverte en 1802) à la quantité d’eau que l’air peut encore stocker. La vitesse d’évaporation ralentit donc au fur et à mesure que l’air se charge en eau. Dans ce cas, si l’eau reste trop longtemps dans les fibres textiles, le linge risque fort de sentir le moisi.

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